纤维增强塑料的再利用方法技术

本发明专利技术提供一种可以获得强度特性优异的再利用材料的纤维增强塑料的再利用方法。该方法是包含碳纤维和热固性树脂（环氧树脂）的纤维增强塑料的再利用方法，该方法包括如下工序：热处理纤维增强塑料Ｂ，使环氧树脂燃烧并完全飞散，制造无害材料的第一工序；以及在该无害材料上涂布或者散布上胶剂，制造长方形形无害材料Ｂ’，一边混炼该长方形形无害材料Ｂ’和热塑性树脂（聚丙烯），一边制造具有作为短纤维的碳纤维的再利用材料的第二工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
碳纤维增强塑料(CFRP)由于质量轻、力学特性优异等原因，其用途遍及汽车产业 中的主体部件、航空/宇宙产业中的主体、机翼部件、体育/休闲产业等中的高尔夫球拍、网 球拍、钓鱼竿等许多方面。另一方面，使用后的碳纤维增强塑料的废弃处理成了大问题，从 影响环境等的观点来看，在盛行材料再利用的当今，并不是单纯的焚烧处理、填埋处理，而 是如何再生利用成了大的课题。这里，作为碳纤维增强塑料部件的处理方法、再利用方法的现有技术，可以举出专 利文献1，2。在专利文献1中，公开了关于如下的再利用方法的技术，即，燃烧碳纤维增强塑 料的作为基质树脂的热固性树脂，并且在某种程度上残留该热固性树脂而使之形成鳞片状 的碳纤维块，一边将其与热塑性树脂片熔融一边混炼，挤压成型后切断而形成颗粒的再利 用方法。另外，在专利文献2中，公开了将FRP片和热塑性塑料材料一边熔融一边混炼，使 之冷却固化而形成丸状的含纤维固体物的废弃塑料的处理方法。专利文献1 日本特开平7-118440号公报专利文献2 日本特开2001-30245号公报
技术实现思路
在专利文献1的再利用方法中，作为基质树脂的热固性树脂在某种程度上残留在 颗粒内，即，由于热固性树脂并没有利用燃烧而完全无害化，因此即使将其与热塑性树脂混 合，残留的热固性树脂也必然成为异物而使颗粒的强度特性降低。这是由于外力(拉伸、弯 曲、剪切等)作用在颗粒等上时，成为异物的热固性树脂容易成为破坏的起点，从该破坏起 点发生颗粒等的割裂、破裂等，因此其强度特性大大变低。另一方面，专利文献2的废弃塑 料的处理方法中，没有经过使热固性树脂完全无害化的工序，与专利文献1的再利用方法 一样，再生的含纤维固体物的强度特性极低。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够得到强度特性优异、高品 质的纤维增强塑料的再利用材料的。为了达成上述目的，本专利技术的，其特征在于，是包含碳 纤维和热固性树脂的，该方法包括如下工序热处理所述纤维 增强塑料而使热固性树脂燃烧，制造无害材料的第一工序；以及一边混炼所述无害材料和 热塑性树脂一边制造再利用材料的第二工序。本专利技术的是，首先，燃烧作为其基质树脂的热固性树 脂，从而将其完全无害化，其次，一边将所制造的无害材料(不存在环氧树脂成分的材料) 和热塑性树脂混炼，一边制造再利用材料。例如，从层叠有纤维增强塑料片层的预浸材料3(prepreg)切除必要的部位，由残留的废预浸材料制造再利用材料。利用该方法，由于再利 用材料内不存在成为异物的热固性树脂，因此可以制造强度特性优异、高品质的再利用材 料。另外，本专利技术的的优选实施方式，其特征在于，在所述 第二工序中，在无害材料上涂布或者散布上胶剂(sizingagent)，然后，一边混炼无害材料 和热塑性树脂，一边粉碎构成无害材料的碳纤维，制造具有作为短纤维的碳纤维的再利用 材料。经燃烧工序而制造的无害材料，碳纤维飞舞，操作性不好。因此，为了防止碳纤维 飞舞和提高操作性、并且提高该碳纤维和热塑性树脂的界面的附着性，在无害材料上预先 涂布或者散布上胶剂，其后与热塑性树脂混炼。接着，一边混炼无害材料和热塑性树脂，一边粉碎构成无害材料的碳纤维，可以制 造具有作为短纤维的碳纤维的再利用材料。这里，作为粉碎碳纤维的方法，有通过如下的方 法从而在挤压机内粉碎碳纤维的实施方式，即通过首先将无害材料剪切成长方形状，介由 宽度至少在该无害材料的厚度以上的投入料斗将无害材料投入挤压机，在挤压机中投入热 塑性树脂而混炼两者的方法，从而在挤压机内粉碎碳纤维的实施方式。另外，由于该挤压机 可以使用公知的装置，并不会使制造成本高涨。另外，本专利技术的的优选实施方式，其特征在于，还 具备冷却由所述第二工序制造的再利用材料，然后将已冷却的再利用材料进行造粒 (pelletize)的第三工序。除了不冷却、而将经混炼的材料直接片状化的热切割方法之外，例如利用冷却由 所述第二工序制造的再利用材料来赋予可抵抗造粒的硬度，其后再进行造粒，从而可以提 高造粒的效率。另外，本专利技术的的优选的实施方式中，其特征在于，所 述第一工序中的燃烧温度是满足使热固性树脂燃烧而无害化并且不损伤碳纤维这一条件 的温度，为500 900°C的范围。燃烧温度过高，则碳纤维自身产生裂开微细的孔等的损伤，或者由于燃烧后碳纤 维变细而使碳纤维自身具有的拉伸强度特性降低。根据本专利技术人等的检验，特别限定不产 生上述问题的燃烧温度条件为500 900°C的范围。另外，燃烧温度在400°C以下的情况下， 作为基质树脂的热固性树脂不完全无害化，因此导致再利用材料的强度特性降低。另外，本专利技术的的优选实施方式中，其特征在于，所述 纤维增强塑料的燃烧时间范围为1 240分钟的范围。根据本专利技术人等的检验，作为不降低碳纤维自身具有的拉伸强度特性的条件，除 了上述温度条件外，特别限定其燃烧时间也是重要的要素。具体来说，在燃烧温度为900°C 左右的情况下，燃烧时间为1 4分钟左右，在燃烧温度为500°C左右的情况下，其燃烧时间 在3 4小时左右。利用该燃烧温度条件和燃烧时间的最佳控制，可以在保持碳纤维具有 的初期强度(尤其是拉伸强度)的同时制造(再生)强度特性优异的再利用材料。由以上说明可以了解到，根据本专利技术的，能够在不使 制造(再利用)成本高涨的情况下，制造强度特性优异、高品质的再利用材料。附图说明图1是示出废预浸材料的俯视图，为示出长方形线(短冊，〃 > )的图。图2是说明在图1的废预浸材料上散布上胶剂的状况的图。图3是示出沿着图1的长方形线切割将废预浸材料无害化而形成的无害材料从而 制成的、长方形状无害材料的图。图4是说明介由料斗将长方形状的无害材料和聚丙烯投入挤压机，经混炼、冷却、 造粒而制造再利用材料的状况的图。图5是图4的V-V向视图。图6是示出关于经无害化工序而制造的再利用材料(实施例)和未经无害化工序 的现有的再利用材料(比较例)两者的碳含量和拉伸强度的关系的实验结果的曲线图。图7是示出关于经无害化工序制造的再利用材料(实施例)和未经无害化工序的 现有的再利用材料(比较例)两者的碳含量和热变形温度的关系的实验结果的曲线图。符号说明B...纤维增强塑料材料，B8...废预浸材料，B’...长方形状的无害材料，B”...挤 出束，Cl C7...长方形切割线，S...散布装置，Si...散布喷嘴，T...托盘，U...挤压机， Z...水槽，Rl R4...引导辊，P...造粒机，C...片状再利用材料具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的实施方式。图1是示出废预浸材料的俯视图，为示出 长方形线的图，图2是说明在图1的废再利用材料上散布上胶剂的状况的图。图3是示出沿 着图1的长方形线切割将废预浸材料无害化而形成的无害材料从而制成的、长方形状无害 材料的图。图4是说明介由料斗将长方形状的无害材料和作为热塑性树脂的聚丙烯投入挤 压机，经混炼、冷却、造粒而制造再利用材料的状况的图，图5为图4的V-V向视图。图6是 示出关于经无害化工序制造的再利用材料(实施例)和未经无害化工序的现有的再利用材 料(比较例)两者的碳含量和拉伸强度的关系的实验结果的曲线图，图7是示出关于经无 害化工序制造的再利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强塑料的再利用方法，所述纤维增强塑料包含碳纤维和热固性树脂，该纤维增强塑料的再利用方法包括如下工序：　　热处理所述纤维增强塑料而使热固性树脂燃烧，制造无害材料的第一工序；以及　　一边混炼所述无害材料和热塑性树脂，一边制造再利用材料的第二工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-7 2007-317513一种纤维增强塑料的再利用方法，所述纤维增强塑料包含碳纤维和热固性树脂，该纤维增强塑料的再利用方法包括如下工序热处理所述纤维增强塑料而使热固性树脂燃烧，制造无害材料的第一工序；以及一边混炼所述无害材料和热塑性树脂，一边制造再利用材料的第二工序。2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料的再利用方法，其中，在所述第二工序中，在无 害材料上涂布或者散布上胶剂，然后，一边混炼无害材料和热塑性树脂，一边粉碎构成无害 材料的碳纤维，制造具有作为短纤维的碳纤维的再利用材料。3.根据权利要求1或2所述的纤维增强塑料的再利用方法，其中，该方法还具...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥直是，长濑哲二，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，小岛产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]